魏林秀

摘要：伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)對各種資源的需求量不斷增加，如何解決現(xiàn)階段社會(huì)能源供不應(yīng)求的現(xiàn)狀要求各行業(yè)在發(fā)展建設(shè)過程中堅(jiān)持節(jié)能發(fā)展理念，當(dāng)節(jié)能意識(shí)成為人們的共識(shí)后，社會(huì)資源的供應(yīng)量將得到有效調(diào)節(jié)。隨著科技的發(fā)展，信息技術(shù)逐漸應(yīng)用于鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中，變頻技術(shù)在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用研究已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)任務(wù)。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，從鍋爐變頻系統(tǒng)概述著手，對變頻技術(shù)在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用做了簡單介紹。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù) 鍋爐 機(jī)電 一體化

0 引言

在社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大環(huán)境下，電力企業(yè)改革正穩(wěn)步推進(jìn)，傳統(tǒng)的鍋爐已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代社會(huì)的高要求和高標(biāo)準(zhǔn)。我國生產(chǎn)過程中使用的鍋爐大多年數(shù)已久，技術(shù)也相對落后，鍋爐的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際狀況之間存在較大的差距，為了解決上述問題，企業(yè)針對鍋爐使用的實(shí)際狀況進(jìn)行全面地改造。經(jīng)過改造的鍋爐綜合多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，使變頻技術(shù)在鍋爐和機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中進(jìn)行了有效地應(yīng)用。該應(yīng)用技術(shù)中變頻技術(shù)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，在提高鍋爐熱效率的同時(shí)，還有效地節(jié)約了大量資源，在環(huán)保工作上有巨大的貢獻(xiàn)。

1 鍋爐變頻系統(tǒng)概述

傳統(tǒng)鍋爐以變頻控制器三相同步電機(jī)控制方式為主，這種單一、落后的控制方式已經(jīng)很難滿足現(xiàn)代社會(huì)的實(shí)際需求。為了提高鍋爐的傳熱性能，減少資源浪費(fèi)，研究人員針對鍋爐的實(shí)際狀況研究出來一種新型的控制方式——采用電腦編程的控制器。采用電腦編程的控制器可以對鍋爐進(jìn)行全方位控制，在實(shí)際運(yùn)行過程中，自動(dòng)編制程序可以準(zhǔn)確記錄鍋爐中水位、水壓以及熱量等信號(hào)。另外，鍋爐變頻系統(tǒng)還能準(zhǔn)確地控制鍋爐內(nèi)部各項(xiàng)參數(shù)狀況，如進(jìn)水量、燃燒以及輸出熱量等，如果工作范圍比較安全，鍋爐在運(yùn)行過程中水位會(huì)逐漸降低、壓力逐漸增加，還會(huì)出現(xiàn)火焰不正常等問題，如果出現(xiàn)以上問題，控制器會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)自動(dòng)通知工作，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。假如控制器本身出現(xiàn)故障，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在發(fā)出報(bào)警信號(hào)后還會(huì)做出相應(yīng)的保護(hù)，進(jìn)而確保鍋爐的正常運(yùn)行。

2 鍋爐系統(tǒng)存在的問題

鍋爐系統(tǒng)由電儀器表控制系統(tǒng)、給水機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)共同組成，圖1是鍋爐系統(tǒng)的組成圖。從圖1中可以看出，鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)的功率均為75kW，啟動(dòng)動(dòng)力均來源于自耦變壓器。通過調(diào)節(jié)操作器風(fēng)門的大小獲得鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的風(fēng)量。

假如鍋爐正處于最大用氣量階段，鍋爐處于滿負(fù)荷狀態(tài)才能正常運(yùn)行，利用鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)有限風(fēng)量的同時(shí)，鍋爐爐排和減速機(jī)應(yīng)該保持較快的運(yùn)行狀態(tài)，鍋爐廢水泵才能在有效的負(fù)荷狀態(tài)下正常運(yùn)行。在實(shí)際使用過程中如果想要最大程度地提高鍋爐的運(yùn)行效率，降低蒸汽的使用量，必須同時(shí)滿足各設(shè)備的運(yùn)行需求。假如鍋爐正處于用氣量比較均衡的狀態(tài)，鍋爐很難達(dá)到滿負(fù)荷狀態(tài)，鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的有限風(fēng)量不能得到全部利用，鍋爐爐排和減速機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度比較慢，鍋爐給水泵很難達(dá)到實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)，鍋爐的運(yùn)行效率會(huì)不斷降低，蒸汽使用量也會(huì)不斷增加。如果鍋爐處于最小用氣量階段，鍋爐實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷比較低，鼓風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)的有效風(fēng)量很難得到最大程度利用，鍋爐爐排和減速機(jī)處于緩慢運(yùn)行狀態(tài)，造成大量蒸汽浪費(fèi)。

3 變頻技術(shù)在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用

鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)由測量檢測儀表、可編程控制器以及變頻變壓調(diào)速器三部分共同組成，其中各組成部分在節(jié)能系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，缺少其中任何部門將很難發(fā)揮該系統(tǒng)的節(jié)能效益。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，對變頻技術(shù)在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中的應(yīng)用做了以下總結(jié)。

3.1 測量檢測儀表

測量檢測儀表在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中主要發(fā)揮著將各組成部分的運(yùn)行參數(shù)調(diào)節(jié)成規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)作用，調(diào)節(jié)操作成功后即可以將各參數(shù)傳送到可編程控制器中。鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)測量檢測儀表測量和調(diào)節(jié)的參數(shù)主要有火焰的實(shí)際溫度、蒸汽所承受的壓力、進(jìn)水的實(shí)際流量、鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量以及煙氣中的含氧量等。

3.2 可編程控制器及其系統(tǒng)程序的組成

可編程控制器及其系統(tǒng)程序的組成比較簡單，主要組成元件有CPU微處理器、RAM和ROM、輸入/輸出線路、顯示及輔助電路、總線以及通信輔助電路?？删幊炭刂破髟诒阌谕ㄓ嵉耐瑫r(shí)，還有利于聯(lián)網(wǎng)工作的順利開展，在實(shí)際運(yùn)行過程中可以同時(shí)利用兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的PLC與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)全范圍內(nèi)共同控制的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。PLC和微機(jī)控制系統(tǒng)共同作用于鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)時(shí)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性，在運(yùn)行過程中通過少量輸入和輸出模塊既可以增加控制點(diǎn)或者控制網(wǎng)路，在提高鍋爐運(yùn)行效益的同時(shí)，減少蒸汽的浪費(fèi)?？删幊炭刂破魇清仩t機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中的核心部分，其主要目的是辨別和處理各種運(yùn)行狀態(tài)，在確保邏輯運(yùn)算和聯(lián)鎖保護(hù)安全可靠的同時(shí)，還能同時(shí)輸入多個(gè)模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后將標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)顯示出來，在控制變頻器運(yùn)行速度的前提下，提高鍋爐的運(yùn)行效率?？删幊炭刂破鹘Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

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圖2 可編程控制器

可編程控制器的編程在鍋爐機(jī)電一體化系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，該程序檢測方式十分簡單，儀表自身帶有編程的功能，可以直接在面板上編寫各類程序，編寫后的程序在電池停止工作后自動(dòng)保存，通常使用模塊以運(yùn)算功能和調(diào)節(jié)功能為主。運(yùn)算功能的模塊有前饋、基本調(diào)節(jié)、脈沖計(jì)數(shù)輸出以及可變增益控制輸出等?？删幊炭刂破髟趯?shí)際運(yùn)行過程中還配有自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，在完善鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)功能的同時(shí)，還能減少蒸汽的浪費(fèi)量。

3.3 變頻變壓調(diào)速器及其節(jié)能原理

變頻器在鍋爐機(jī)電一體化節(jié)能系統(tǒng)中的實(shí)際作用通常通過鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和給水系統(tǒng)表現(xiàn)出來，在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的節(jié)能作用。明確變壓調(diào)速器及其節(jié)能原理首先應(yīng)該明確交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這個(gè)過程 必須明確了解定子供電頻率、極對數(shù)以及轉(zhuǎn)差率的實(shí)際值。另外，還應(yīng)該對改變流量的節(jié)電原理進(jìn)行準(zhǔn)確分析，在明確風(fēng)壓和風(fēng)量的實(shí)際值后，結(jié)合流體力學(xué)的知識(shí)可以得知電風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電源頻率之間的關(guān)系，為提高鍋爐效率和降低蒸汽浪費(fèi)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過采用可編程控制器和變頻技術(shù)對鍋爐控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，具有以下優(yōu)勢：

可以直觀、集中地顯示鍋爐的運(yùn)行參數(shù)，快速地計(jì)算出正常運(yùn)行時(shí)的有用數(shù)據(jù)，同時(shí)在顯示器上顯示鍋爐運(yùn)行時(shí)的水位、壓力、爐膛負(fù)壓等參數(shù)；由于調(diào)節(jié)精度比較高，可以通過全自動(dòng)控制引、送風(fēng)比例，進(jìn)而在一定程度上調(diào)節(jié)煙氣中氧的含量，進(jìn)一步使鍋爐能夠燃燒完全，煙囪不產(chǎn)生黑煙，減少了環(huán)境污染，其節(jié)能效果非常顯著；在鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵等大功率電動(dòng)機(jī)，由于鍋爐本身的特性和造型的因素，這些風(fēng)機(jī)大部分時(shí)間不會(huì)滿負(fù)荷輸出，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費(fèi)非常嚴(yán)重，通過對風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行變頻控制，平均節(jié)能可以達(dá)到30%-40%；由于可編程調(diào)節(jié)器具有與上位機(jī)通信的功能，如果與上位機(jī)聯(lián)機(jī)，將使整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)形成集散控制管理系統(tǒng)，在運(yùn)行過程中可以隨時(shí)方便地修改各種運(yùn)行參數(shù)的控制值，并且可以修改系統(tǒng)的控制參數(shù)，進(jìn)一步提高現(xiàn)代化管理水平，改善操作環(huán)境，提高工藝控制水平。

在鍋爐機(jī)電一體節(jié)能系統(tǒng)中，應(yīng)用變頻技術(shù)能從根本上提高鍋爐的使用效率，降低蒸汽的浪費(fèi)。因此，研究人員應(yīng)該在明確鍋爐變頻系統(tǒng)概述的前提下，了解鍋爐系統(tǒng)存在的問題，針對實(shí)際問題采取有效解決措施，從變頻技術(shù)在鍋爐機(jī)電一體節(jié)能系統(tǒng)中各方面的應(yīng)用著手，了解測量檢測儀表、可編程控制器及其系統(tǒng)程序的組成以及變頻變壓調(diào)速器及其節(jié)能原理等知識(shí)，不斷強(qiáng)化鍋爐系統(tǒng)的節(jié)能性，為行業(yè)的發(fā)展建設(shè)提供動(dòng)力保障。

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